军校化学军政融合探究式实验教学

王圆圆

陆军步兵学院基础部 南昌 330103

0 引言

近年来，习近平主席对军队院校提出新时代军事教育方针，提倡将思想政治工作贯穿教育教学全过程[1]。在军队院校各门课程中加入课程军事思想、渗透课程思政元素已经成为必然趋势。只有实现课程军政元素在课堂中的自然融入，才能使之推广教学[2]，这对教学各环节的设计与实践提出更高的要求，需要在实践中找到适合军校学员的教学模式。

1 传统实验课形式的缺陷

军校并未设置专门的化学实验课，而是在军校大学化学课程中设置实验专题，教学对象为所有高等教育学员。军校学员主修专业为军事相关专业，化学实验课教员对学员的期望低，对教学效果要求不高[3]。传统实验课的流程如图1 所示，主要包括学员预习实验指导手册，填写预习报告（一般是手写实验目的、实验原理及实验步骤），上课后教员具体深入讲述实验原理、实验仪器、实验步骤，学员根据实验步骤一步步完成，从而得到实验数据，学员做完实验后进行数据处理，最终得到实验结果。整个过程仅是完成一份实验报告，大部分学员体验不到实验的乐趣。化学实验在发展学员科学本质观、科学实践观、科学价值观方面有着重要作用[4]，而传统的实验课中学员多是进行接受学习，不能突出学员主体地位，不能较好地实现化学实验教育教学功能，也不能较好地完成学员军政元素的培养要求。

图1 传统实验课流程图

2 “军政融合”与军校学员核心素养目标一致性分析

课程军事指的是在军校课程中，设计军事相关的问题情境，融入富有军事色彩的学习内容[5]。课程思政是指在各门学科课程中梳理所蕴含的思想政治元素和承载的思想政治教育功能[6]，将其自然融入实际课堂的全过程中。对于理工课程来说，思政目标主要分为家国情怀、责任担当、工程规范、正直乐观、学以致用、挑战创新、沟通表达、终身学习[7]。无论课程中融入课程军事元素或是课程思政元素，都属于课程军政的体现，课程军政如何在教学实践中落地生根，是每位军校教员从教学设计到课堂教学中各个环节需要思考的问题。

结合军校化学课程特点及学员特点，前期在我国基础教育阶段和高等教育阶段的中国学生发展核心素养的总体框架中六大素养的基础上[8]，增加三种素养，形成军校学员核心素养的内涵，即人文底蕴、科学精神、学会学习、健康生活、责任担当、实践创新、军事基础、实战意识、任职技能九大素养[5]。核心素养目标的达成与发展“军政融合”探究式的教学模式对学生的要求大致相同，也存在各自独有的要求规范，两者为交叉融合的关系。

3 探究式实验课设计

探究式教学是指学员在教员引导下，通过开展各种探究活动进行探究学习的教学模式。在这种教学模式中，以接受学习为基础，学员学习过程由接受向探究逐步过渡[9]。在课堂设计中，可以设计核心素养目标，融入课程军事思想、渗透课程思政元素，开展突出军政元素的探究式实验课。

3.1 教学内容分析

以化学反应热效应的测定实验为例，实验的基本原理根据热化学经典量热原理与技术，采取简易量热器，使物质在量热器中作绝热变化，从量热器的温度改变可以计算出应从量热器中取出或加多少热才能恢复始态的温度。

3.2 核心素养目标设计

设计核心素养导向、体现“军政融合”的教学目标为：

1）通过学习化学反应热效应的测定原理和测定方法，联系生活和军事上的具体应用，讨论形成实验方案，培养学员结合实际军事应用进行理论探究的能力；

2）通过使用电子天平、移液管、反应热效应测定装置，培养学员实践探究能力、科学精神和安全意识；

3）在实验数据记录及处理部分，如实记录实验数据，使用外推法校正温度改变值，思考实验误差来源，培养学员科学思维和严谨的科学作风[5]。

3.3 课前实验规划设计

教员推荐与实验相关的慕课，实验涉及电子天平和移液管的使用、仪器的洗涤、药品的称量与取用。学员观看慕课，写好实验规划，具体规划为个人对实验原理的理解、仪器操作要点、注意点，有能力的学员可以自行设计测定化学反应热效应的方案，最后自我预估实验能够获得的实验技能。

评价诊断线索（以下简称“评”）即学员通过课前观看慕课，能够简单了解仪器的使用，通过书写实验规划，培养学员独立思考、创新思维和自主学习能力，诊断学员学会学习素养达成情况。

3.4 课堂导入设计

展示暖宝宝和冷敷袋的图片。暖宝宝和冷敷袋分别利用化学反应中的放热反应和吸热反应原理制成，如何测定具体化学反应的热效应？首先测定一个比较简单的化学反应，即锌和硫酸铜反应的反应热效应。

评：精心设计与日常生活联系紧密的导入，让学员通过导入环节即刻进入课堂，内心真正认同所学能有所用，提起学习兴趣。

3.5 课堂活动设计

分为理论探究活动、实践探究活动、科学思维训练和延伸探究活动。

3.5.1 理论探究活动

讲解实验原理、选定实验仪器和实验方案。

问题一：如何测定化学反应的热效应呢？

结合课前实验规划中对原理的先行理解，学习小组内深入讨论化学反应热的基本概念，讲清实验原理，每个学习小组找一名学员代表陈述，讲清其原理。未发言的其他小组代表补充或点评发言内容，教员对实验原理作总结。

问题二：测定锌和硫酸铜反应的反应热效应，首先考虑用什么样的测定仪器？怎样进行测定？

学员交流分析锌和硫酸铜反应，各组代表提出对测定原理及测定装置的选择方案，共同研究最恰当的实验方案（恰当的实验试剂和实验步骤）。师生共同总结，选用温度温差仪、简易量热器作为反应装置。采用经典量热原理进行实验，设法使试剂（硫酸铜溶液和锌粉）在绝热条件下，于量热器中发生反应，即反应系统不与量热器以外的环境发生热量交换，量热器及其盛装物质的温度就会改变。

【评】诊断学员对化学反应热效应相关知识的理论学习情况以及对化学反应热效应的测定原理的预习情况，诊断学员学会学习素养的达成情况，考查学员从实验实际条件、便捷等方面设计实验方案的能力，诊断学员实践创新素养的达成情况。

3.5.2 实践探究活动

学员由参与实验演示、师生合作到独立实验。

1）学员演示简单实验仪器。根据反应试剂的准备，进一步分析所用仪器，学会移液管、容量瓶、电子天平等简单仪器的使用，学员演示操作简单仪器。教员在旁帮助学员进行简单仪器的演示操作，鼓励其他学员在观看演示操作时纠正不规范操作，教员及时总结实验操作注意点。

【评】针对学员演示及时纠正不规范操作，培养学员的安全意识和一丝不苟的工匠精神，为思政元素融入点之一。

2）师生合作演示实验测定仪器。由于测定实验仪器操作相对复杂，根据选定的实验方案，测定仪器的演示由教员和一名学员助手共同完成，其他学员观看并做好关键步骤的记录，以便独自实验时可以快速高效完成实验。

【评】师生共同合作完成实验仪器的使用学习，学员会有充分的参与感，教员通过观察学员课堂反应情况来诊断学员学会学习素养的达成情况。

3）学员独立完成实验。学员独自进行实验，记录真实实验数据，同时让学员记录自己在实验中出现的实验失误或需要注意的关键点，以便学员在实验总结中进行全方位反思。教员观察学员完成情况，帮助学员处理问题，强调要认真记录实验数据。

【评】诊断学员课前对测定仪器的认识情况，同时针对学员独立实验情况及时纠正不规范操作，诊断学员科学精神、实践创新素养的达成情况。学员在记录数据时要秉持实事求是的科学作风，为思政元素融入点之二。

3.5.3 科学思维训练

实验中理论假设量热器是一个绝热系统，本身不吸收热量，但是由于反应后温度需要一段时间才能升到最高值，而实验所用简易量热计不是严格的绝热系统，所以在这段时间内，量热计不可避免地会与周围环境发生热交换，既有化学反应热的产生，又存在搅拌热、热传导、热辐射等因素的影响，为了矫正由此带来的温度偏差，在数据处理过程中一般采用外推作图法（一些书称之为“雷诺法”）进行矫正，确定系统温度变化的最大值[10]。

【评】学员体会科学的数据处理方法，培养谨慎的科学态度，为思政元素融入点之三。

3.5.4 延伸探究活动

学会化学热效应的测定原理之后，学员通过头脑风暴、形成情景问题、设计探究方案等活动应用到相关军事活动中去。

1）学员进行头脑风暴活动。学员根据已学的相关军事课程以及在未来战场中可能遇到的军事情景，分析可能遇到的化学热效应的问题。

学员甲说：“我们还可以解决军事场景中遇到的一些问题。比如，单兵自热食品中的加热包里面含有氧化钙和碳酸钙等化学物质，这些物质遇水会产生热量，从而达到对食物加热的目的，这里涉及加热包中放多少量的化学物质才能让单兵食物快速加热的问题。此外，我们掌握了其中的用量，可以在极寒条件下制作热敷袋取暖。”

学员乙说：“我们实验时使用的量热计中装有实验试剂锌与硫酸铜溶液，军事上炸药爆炸等过程中的燃烧反应大概也是可以测定的，只是测定方法可能不一样。”

【评】诊断学员由所学走向所用、由课堂走向战场的能力，对军事活动相关问题的判断、理解、研究、解决的素质养成和能力，考查将技术与职业岗位建立联系的军事基础、任职技能素养的达成情况。学员根据自己的军事专业背景梳理所学的化学知识与军事应用的联系或相关的军事问题，此为军事元素融入点之一。

2）进行教员引导下的情景设计。教员提供资源线索，即陆军某部队进行单兵便携式地空导弹发射的场景，研究导弹中动力装置的能量转化。导弹中的动力装置是以火箭发动机为主体的推进系统，而火箭发动机由燃烧室和收敛—扩张喷管组成，在燃烧室中会装有火箭发动机的能源，叫作化学推进剂，化学推进剂有液体、固体等多种形式，这里所讲的是固体推进剂。推进剂在火箭发动机燃烧室中燃烧，发生剧烈放热的氧化还原反应，把化学能转为热能，产生高温高压的气体，这些高温高压的气体在喷管中会进一步膨胀，把释放的能量转变为动能。整个过程主要是化学能转化为热能进而转化为动能的过程[11]。

【评】根据学员进入情境的情况，诊断学员将战场中的问题进行战略判断、理解的能力，即诊断学员军事基础、实战意识素养达成情况。化学推进剂属于化学与军事应用专题部分的科普知识，根据战场具体情境分析解决问题，体现为战育人的思想，此为军事元素融入点之二。

3）进行教员引导下的探究方案设计。师生共同探究，推进剂是发动机的能量来源，需要燃烧放出多少热，才能让导弹击中目标物？这涉及比较复杂的数学运算，但是一定会涉及燃烧反应热效应的测定与计算。如何找到这些量呢？能够拿来一定量的化学推进剂，让其反应放热吗？用已有的实验设备是不合理的。放出的热量实际上与化学反应热效应有关，只要计算出这些推进剂参与的化学反应的热效应是多少，便能找到选择哪些推进剂、用多少量的最佳方案。学员分组积极讨论，形成假定方案。

【评】所学即所用，从导弹动力装置中能源能量转化的问题，到导弹动力装置涉及化学反应热效应中的原理知识，根据具体实验设备等实际情况，以多个问题设问，层层推进，将情境中的问题逐渐简单化，化繁为简，引发学员思考，深入探究研究课题，过程中培养学员高阶思维和严谨的科学精神，此为思政元素融入点之四。

3.6 课后作业设计

进行整个实验的自我评价，梳理实践操作中的问题、失误，并分析产生的原因，形成实验反思、完成实验报告；查阅资料，完善化学推进剂燃烧反应的热效应测定方案；结合战场单兵装备特点，动手制作一个符合军事应用场景的冷敷袋和热敷袋，比如，体能训练中受伤后需要用的简易冷敷袋[12]。

【评】诊断学员总结归纳能力达成情况，同时考查学员能否形成科学的学习方法，是否具有对自己的学习状态进行审视的意识和习惯，诊断学员学会学习素养的达成情况[8]。尝试制作符合战场环境的发明创造，考查学员能否将理论联系实际战场，诊断学员将化学与步兵职业岗位建立联系的任职技能、责任担当素养的达成情况，此为军事元素融入点之三。

“军政融合”探究式实验课流程图如图2 所示。

图2 “军政融合”探究式实验课流程图

4 教学评价可行性分析

教学评价反馈方面，该实验教学模式能够基于核心素养目标，以探究式学习评价表（表1）为纲展开及时评价，评价形式包括教员对学员课堂回答情况的评价、教员对学员学习态度和积极性变化的情况评价[6]、学员交流探讨环节中合作情况评价、学员课堂实践操作情况评价、课后拓展作业完成情况评价，从而及时评价学员素养达成情况，并从思政、军事元素融合教学角度评价学员军政方面素养目标达成情况。教学各个环节围绕素养为本、“军政融合”开展，设计较为科学，所用的硬件条件符合学校学员实际，基本能够长期开展。

表1 探究式学习评价表

5 结束语

探究式实验教学能够改变传统实验课中固化的模式，能尝试挖掘实验课中蕴含的军政元素，找到更多的课堂设计融入点。学员通过探究式实验课，感受到改革后的实验课中大部分时间都放手给学员进行探究，存在许多不可控的因素，导致实验课课时紧张。教员需要积累更多的实践经验，找到更加精简的课堂活动方案，进一步细化实验课评价机制，找到更加方便量化的学习评价方案，最终形成更加科学有效、更能突出“军政融合”色彩的实验课教学模式。